CN102951107A - 车辆***的异常判断装置 - Google Patents

Abstract

提供一种车辆***的异常判断装置(100)，即使是没有在变速器(TM)的驱动轴上设置转速传感器的车辆，也判断车轮速度传感器(30)的车速信息是否正确，并且判断包括CAN(200)的车辆***(1000)是否产生异常。经由CAN(200)获取基于由车轮速度传感器(30)检测出的车辆的车轮转速的第一车速信息和基于车辆的驱动信息的第二车速信息，在第一车速信息与第二车速信息之差为规定值以上的情况下，判断为车辆***(1000)产生异常。

Description

车辆***的异常判断装置

技术领域

本发明涉及一种根据车速信息来判断车辆***的异常的异常判断装置。

背景技术

作为获取车速信息的方式，公开了如下一种方法：在自动变速车辆(以下也称为AT车辆)的变速器的输出侧驱动轴上设置转速传感器，根据输出侧驱动轴的转速来测量车速。

专利文献1：日本特开平10-002405号公报

发明内容

发明要解决的问题

在利用设置于车辆的各轮轴的车轮速度传感器来获取车速信息的情况下，如果包含CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)等通信网络的车辆***存在异常，则车速信息有时变得不正确。如现有技术那样，如果除了车轮速度传感器之外，还能够在变速器输出侧驱动轴上设置转速传感器，则能够判断车轮速度传感器所获取的信号是否正确。

然而，存在以下问题：在没有在变速器输出侧驱动轴上设置转速传感器的车辆中，无法根据变速器输出侧驱动轴的转速来测量车速，无法判断车轮速度传感器的车速信息是否正确。因此，在包含通信网络的车辆***产生异常而不能保证车速信息的正确性的情况下，有时会在车辆***中利用不正确的车速信息。

本发明要解决的问题在于提供如下一种异常判断装置：即使是没有在变速器输出侧驱动轴上设置转速传感器的车辆，也能够判断车轮速度传感器的车速信息是否正确，并且能够基于该判断来判断包含通信网络的车辆***是否正常。

用于解决问题的方案

在本发明中，在经由车载的通信网络获取由车轮速度传感器检测出的第一车速信息且该第一车速与根据车辆的驱动信息而计算出的第二车速信息之差为规定值以上的情况下，判断为车辆***存在异常，由此解决上述问题。

发明的效果

根据本发明，能够使用根据从与车轮速度传感器不同的信号源获取的驱动信息而计算出的第二车速信息来判断第一车速信息是否正确，并判断包含通信网络的车辆***是否存在异常，因此，即使是没有在变速器输出侧驱动轴上设置转速传感器的车辆，也能够判断车辆***是否产生异常。其结果是，能够基于正确的车速使车辆***进行动作。

附图说明

图1是具备本发明的本实施方式所涉及的异常判断装置的车辆***的框图。

图2是表示本发明的本实施方式所涉及的异常判断装置的控制过程的流程图。

附图标记说明

1000：车辆***；100：异常判断装置(运算处理装置)；200：CAN(Controller Area Network)；300：状态控制装置(运算处理装置)；400：停车支持装置(运算处理装置)；500：低速时加速抑制装置(运算处理装置)；20：ABS装置(运算处理装置)；30：车轮速度传感器；40：ECM装置(运算处理装置)；50：发动机转速传感器；60：车辆控制器；70：变速级传感器(运算处理装置)；80：离合器状态传感器；TM：变速器；EG：发动机。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施方式。在本实施方式中，以将本发明所涉及的异常判断装置应用于车辆***1000中的异常判断装置100的情况为例进行说明，该异常判断装置100与停车支持装置400、低速时加速抑制装置500、ABS装置20、ECM装置40、车辆控制器60等各种运算处理装置一起构成车辆***1000。

本实施方式的车辆***1000被安装在手动变速车辆中(以下也称为“MT车辆”)，包括多个与车辆控制相关的装置、设备，这些装置、设备以能够通过CAN(Controller Area Network)200等通信网络来接收发送信号的方式相连接。

如图1所示，本实施方式的车辆***1000具备异常判断装置100、状态控制装置300、停车支持装置400和/或低速时加速抑制装置500、ABS(Anti-locked braking system：防抱死刹车***)装置20、车轮速度传感器30、ECM(Engine control module：引擎控制模块)装置40、发动机转速传感器50、车辆控制器60、变速级传感器70、离合器状态传感器80、发动机(EG)、变速器(TM)以及与车辆***1000内的各运算处理装置相连接的CAN 200。

下面说明构成本实施方式的车辆***1000的各运算处理装置。本实施方式的状态控制装置300根据之后要详细说明的异常判断装置100的判断，对车辆***1000内的停车支持装置400、低速时加速抑制装置500等各运算处理装置的状态进行控制。例如，在判断为车辆***1000产生异常的情况下，状态控制装置300暂时停止各运算处理装置的动作，或者取消判断。

本实施方式的停车支持装置400是支持将车辆停放到停车位时的车辆操作的装置。不特别限定停车支持装置400的方式，例如可以计算用于将车辆停放到指定的停车位的移动路径来进行自动转向、转向辅助，也可以将计算出的移动路径显示在显示器中来支持驾驶员进行转向。另外，低速时加速抑制装置500是如下装置：在低速行驶时想要停止车辆而误踩油门的情况下，对车辆的动作进行控制。此外，在本实施方式中，作为构成车辆***1000并利用车速信息的车载装置的一例，例示了停车支持装置400和低速时加速抑制装置500，但是根据异常判断装置100的判断来控制动作的装置并不限定于这些装置。

本实施方式的ABS装置20是如下一种装置：在紧急制动或者在低摩擦路面施加制动等情况下防止轮胎抱死(旋转停止)，由此来保持车辆的行驶安全，并且提高能够通过转向来躲避障碍物的可能性。本实施方式的ABS装置根据由安装在各轮轴上的车轮速度传感器30检测出的车轮速度信息来最佳地控制制动器。虽然没有特别限定，但是本实施方式的车轮速度传感器30检测车轮转速，是检测由与车轮一同旋转的转子(齿轮转子、磁转子)所引起的磁场变化的非接触型传感器。

另外，也可以配置ESC(Electronic Stability Control：电子稳定控制)装置来代替ABS装置20。这是由于ESC装置已经利用车轮速度传感器30检测出的车轮转速来控制制动器、发动机。本实施方式的ESC装置也是控制对车辆的驱动的装置。通常，车辆按照驾驶员的转向操作而进行转弯，但是由于路面状态突然变化或为躲避障碍物而进行的突然操作，有时会发生后轮侧滑(转向过度)或前轮侧滑(转向不足)的情况。在这种情况下，ESC装置与检测出的车辆运动相应地通过自动加压来进行制动控制和发动机扭矩的控制，由此来防止侧滑，使转弯时的车辆的姿态稳定。

本实施方式的ECM装置40至少是根据由设置于变速器的发动机转速传感器50检测出的信息来控制发动机的装置。发动机转速传感器50被安装在曲轴的末端，获取与曲轴正时转子(齿轮)的旋转相应的信号。ECM装置40通过在固定时间内对与内燃机旋转同步地输出的单位曲柄转角信号进行计数或者对基准曲柄转角信号的周期进行测量，能够从发动机转速传感器50获取发动机转速(每单位时间的转数：r.p.m)。

本实施方式的车辆控制器60获取由变速级传感器70检测出的输入到变速器(TM)的变速级数。不特别限定变速级传感器70的方式，能够使用能检测驾驶员所操作的变速杆的位置的限位开关等。

另外，本实施方式的车辆控制器60获取由离合器状态传感器80检测出的变速器(TM)的离合器的连接状态(连接还是未连接)。本实施方式的离合器状态传感器80对被驾驶员踩踏的离合器踏板的踩踏量进行检测。另外，车辆控制器60计算发动机的输出侧的转速与变速器的输入侧的转速的比，在该比为接近零的规定值范围内的值的情况下，能够获取表示离合器为连接解除状态的信息，在该比为接近1的规定值范围内的值的情况下，能够获取表示离合器为连接状态的信息。

本实施方式的CAN 200是使构成车辆***1000的各运算处理装置的ECU(Electronic Control Unit)之间能够以规定的通信协议进行通信的通信网络。各运算处理装置的ECU由微处理器、***设备(输入/输出设备等)以及通信模块构成。车辆***1000经由CAN等通信网络进行信息的发送接收以使各运算处理装置的ECU相互协作来实现多种功能。通信网络不限定于CAN，能够使用LIN(Local Interconnect Network：本地互联网)等。

接着，说明发明的本实施方式所涉及的异常判断装置100。本实施方式所涉及的异常判断装置100判断上述的车辆***1000是正常地发挥作用还是产生异常(故障、处理错误)而没有正常地发挥作用。在车辆***1000的异常中，除了CAN 200和各运算处理装置的故障外，还包括与通信有关的信号的延迟。由于在CAN总线上产生的延迟、CAN控制器中处理的延迟、CAN收发器的信号转换时间以及各运算处理装置中处理的延迟等原因而产生信号的延迟。

异常判断装置100的控制装置10具备：ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)，其存储有根据车速判断车辆***1000的异常的程序；作为动作电路的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)，其通过执行存储在该ROM中的程序来作为异常判断装置100发挥作用；以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)，其作为能够存取的存储装置而发挥作用。将控制装置10的判断结果发送到状态控制装置300。在判断为车辆***1000产生异常的情况下，状态控制装置300中止停车支持装置400和低速时加速抑制装置500的处理。

本实施方式所涉及的异常判断装置100的控制装置10具备车轮速度获取功能、车速计算功能以及异常判断功能。本实施方式的控制装置10能够通过用于实现上述功能的软件与上述的硬件的协作来执行各功能。

下面，分别说明异常判断装置100的控制装置10所实现的各功能。

本发明的本实施方式所涉及的异常判断装置100经由CAN200获取基于车辆的车轮转速的第一车速信息并至少暂时存储该第一车速信息。

另外，与获取第一车速信息并行地，本发明的本实施方式所涉及的异常判断装置100根据作为信号源的驱动信息来计算第二车速信息，该驱动信息与成为第一车速信息的基础的由车速传感器30检测的车轮转速不同。

不特别地进行限定，但是本实施方式的异常判断装置100根据包含车辆发动机的转速、车辆的变速级数、车辆离合器的连接状态的驱动信息来计算第二车速信息。具体来说，异常判断装置100预先存储与各变速级数相对应的变速比(齿轮比)，读入车辆与离合器为连接状态的变速级数相应的变速比(齿轮比)，用“发动机EG的转速”除以该变速比来计算第二车速信息。也就是说，第二车速信息=发动机的转速/与连接的变速级数相应的变速比(齿轮比)。顺便提及，第二车速信息与根据发动机转速计算出的轮胎的转速相对应。

本实施方式的异常判断装置100将获取的第一车速信息与计算出的第二车速信息进行比较。也就是说，将由车轮速度传感器30检测且从ABS装置20获取的作为车轮速度的第一车速信息与根据包含发动机转速的驱动信息而计算出的作为车轮速度的第二车速信息进行比较。并且，在第一车速信息与第二车速信息之差为规定值以上的情况下，异常判断装置100判断为车辆***1000产生异常。

根据通过实验求出的第一车速信息与第二车速信息之间的允许误差来定义作为用于判断车辆***1000异常的阈值的规定值。

关于本实施方式的规定值，考虑到由于变速级数不同而驱动力的传递存在差异这一点，在计算第二车速信息时能够与连接的变速级数相应地设定规定值。在这种情况下，能够根据预先通过实验求出的每个变速级数的第一车速信息与第二车速信息之差，对每个变速级数定义不同的规定值，并预先存储到控制装置10的ROM 12中。

不特别地进行限定，但是优选将在车辆的变速比相对高时设定的第一规定值设为比在变速比相对低于上述变速比时设定的第二规定值高的值。这是由于，变速级数越小(LOW侧)，变速比越大，轴的扭转越大，导致发动机的驱动力被轴的扭转吸收，因此存在第二车速信息与实际的车轮速度(第一车速信息)之差变大的趋势。特别是，起动时轴的扭转大，因此优选将在车辆的变速级数为1档时设定的第一规定值设为比在车辆的变速级数为2档时设定的第二规定值高的值。在此，1档是变速比最高的变速级数，2档是1档之后的变速比第二高的变速级数。此外，本实施方式中的变速比相当于齿轮比，是变速器TM的输入轴的转速与变速器TM的输出轴的转速之比。

此外，如果考虑将发动机的驱动力传递到轮胎时的轴的扭转，则紧接在变更变速级数之后轴的扭转量变大，因此优选根据从获取离合器连接的信号起经过规定时间后的发动机转速来计算第二车速信息。

另外，在自动变速车辆(下面，也称为“AT车辆”)中，与车速和发动机转速相应地自动切换变速比(齿轮比)，因此在AT车辆中需要设置被设置于变速器的输出旋转传感器。

另外，AT车辆的变速器控制装置根据输出旋转传感器的输出信息来控制自动变速器，但一般情况下变速器控制装置的ECU和ABS装置20的ECU形成在一个芯片(CPU)上。因此，由AT车辆的车轮速度传感器检测出的车速信息不会受到其它运算处理装置故障、CAN总线上的信号延迟等的影响。并且，通过将ABS装置20所获取的第一车速信息与由设置于变速器的输出旋转传感器检测出的车速信息进行比较，来保证该第一车速信息的正确性。

与此相对地，在本实施方式中，异常判断装置100的ECU和ABS装置20的ECU由相互独立的芯片(CPU)构成，因此异常判断装置100的ECU连接到CAN 200的位置与ABS装置20的ECU连接到CAN 200的位置不同。因此，从ABS装置20的ECU输出的第一车速信息会受到CAN总线上产生的延迟、CAN控制器中处理的延迟、CAN收发器的信号变换时间以及各运算处理装置中处理的延迟等的信号延迟、或CAN和各运算处理装置故障的影响，因此有可能以不正确的车速被异常判断装置100获取。并且，在安装有本实施方式的异常判断装置100的车辆的变速器中没有设置输出旋转传感器，因此也无法通过将由ABS装置20获取的第一车速信息与由输出旋转传感器检测出的车速信息进行比较来保证第一车速信息的正确性。

但是，本实施方式的异常判断装置100能够利用根据从其它信号源获取的驱动信息而计算出的第二车速信息来判断从ABS装置20的ECU输出的第一车速信息的正确性，因此能够监视第一车速信息的正确性。也就是说，如图1所示，本实施方式的异常判断装置100根据从与CAN 200的连接点互不相同的单元S1和单元S2获取的信息来评估第一车速信息的正确性，其中，该单元S1包括ABS装置20，该单元S2包括ECM装置40和车辆控制器60。具体来说，本实施方式的异常判断装置100通过将从单元S1的ABS装置20获取的第一车速信息与根据从单元S2的ECM装置40和车辆控制器60获取的驱动信息(发动机转速、离合器连接状态、变速级)而计算出的第二车速信息进行比较，来判断第一车速信息的正确性。

在判断为第一车速信息与第二车速信息之差为规定值以上而第一车速信息不正确的情况下，在单元S1与异常判断装置100之间或者单元S2与异常判断装置100之间发生某些故障的可能性高，因此能够判断为在包括单元S1、单元S2以及CAN 200的车辆***中产生了异常。

接着，根据图2的流程图说明本实施方式的异常判断装置100的控制过程。

首先，在步骤10中，异常判断装置100经由CAN 200从ABS装置获取第一车速信息。由车轮速度传感器30检测第一车速信息。

接着，在步骤11中，异常判断装置100经由CAN 200从离合器状态传感器80获取离合器的连接状态，并且经由CAN 200从变速级传感器70获取变速级数。

在接下来的步骤12中，异常判断装置100判断变速级数是否为1档，如果是1档则进入步骤13，如果不是1档则进入步骤20。

在步骤13中，异常判断装置100判断离合器是否连接。如果离合器没有连接则结束处理，在离合器连接的情况下进入步骤14。

在步骤14中，异常判断装置100经由CAN 200从ECM装置40获取发动机转速。并且，异常判断装置100参照存储在ROM 12中的变速级数与变速比(齿轮比)的对应关系，来获取与1档相对应的变速比(齿轮比)。在此，变速比是指变速器的输入轴的转速与变速器的输出轴的转速之比。变速比的值按每个变速器而不同，但是1档(LOW)的变速比最高，随着变速级数的数值变高而变速比降低，最高档(TOP)的变速比最低。并且，异常判断装置100根据发动机转速和与被获取到离合器连接接通信息的变速级数相对应的变速比来计算第二车速信息。

返回到步骤20，在变速级数为2档的情况下进入步骤21，异常判断装置100判断离合器是否连接。如果离合器没有连接，则结束处理，在离合器连接的情况下进入步骤22。

步骤22的处理与上述步骤14的处理相同。异常判断装置100经由CAN 200从ECM装置40获取发动机转速，参照变速级数与变速比(齿轮比)的对应关系来获取与2档相对应的变速比(齿轮比)，根据发动机转速和与被获取到离合器连接接通信息的变速级数相对应的变速比来计算2档时的第二车速信息。

此外，在本实施方式中，当在步骤20中变速级数不是2档时结束处理，但是能够判断变速级数是否为3档，并通过与步骤14、22相同的方法来计算3档时的第二车速信息。当然，不限于3档，能够直到最高的变速级数为止应用相同的方法来计算各变速级数时的第二车速信息。

在接下来的步骤15中，异常判断装置100将第一车速信息与第二车速信息进行比较，判断二者之差是否为规定值α以上。在差为规定值α以上的情况下，进入步骤16，判断为车辆***1000产生异常，在差小于规定值α的情况下，进入步骤17，判断为车辆***1000没有异常。

在步骤18中，异常判断装置100将步骤16、17的判断结果输出到状态控制装置300。

在步骤19中，状态控制装置300根据异常判断装置100的判断结果，来对车辆***1000的各运算处理装置的动作进行控制。具体来说，在异常判断装置100判断为车辆***1000产生异常而得不到正确的车速信息的情况下，状态控制装置300使停车支持装置400停止动作和/或使低速时加速抑制装置500停止动作。由此，能够防止根据不正确的车速信息执行停车支持或执行低速时的加速抑制处理。

本发明的本实施方式所涉及的异常判断装置100发挥如下效果。

本发明经由车载的CAN 200获取由车轮速度传感器30检测出的第一车速信息，在该第一车速信息与根据车辆的驱动信息而计算出的第二车速信息之差为规定值以上的情况下，判断为车辆***1000产生异常，因此，即使是没有在变速器输出侧驱动轴上设置转速传感器的车辆，也能够根据车轮速度传感器所检测出的车速来监视车辆***是否产生异常，使车辆***基于正确的车速进行动作。

在本发明被应用于手动变速车辆的情况下，根据包含车辆发动机的转速、车辆变速器的变速比以及车辆离合器的连接状态的驱动信息来计算第二车速信息，因此能够根据从与车轮速度传感器30不同的信号源获取的信息来获取第二车速信息。由此，即使是没有在变速器输出侧驱动轴上设置转速传感器的本实施方式的手动变速车辆，也能够判断第一车速信息是否正确，并且能够根据该判断来判断包括CAN 200和各运算处理装置的车辆***1000是否正常。

在本发明中，通过与变速比相应地设定成为第一车速信息与第二车速信息之差的阈值的规定值，将根据变速比的不同而轴的扭转等所导致的驱动力传递的延迟也不同这一点考虑在内，能够根据第二车速信息恰当地评估第一车速信息。其结果是，能够高精度地判断第一车速信息的正确性和车辆***1000是否产生异常。

在变速级数低(LOW)而变速比相对高的情况下，轴的扭转等所导致的驱动力传递的延迟大，即使在正常时也存在第一车速信息与第二车速信息之差变大的趋势，在本发明中，将在变速比相对高时设定的第一规定值设为比在变速比为相对低的变速比时设定的第二规定值高的值，因此考虑了驱动力传递特性的影响，能够根据第二车速信息恰当地评估第一车速信息。其结果是，能够高精度地判断第一车速信息的正确性和车辆***1000是否产生异常。

以上，说明了本发明的实施方式，但记载这些实施方式是为了容易理解本发明，而不是为了限定本发明。因而，上述实施方式所公开的各要素还包含属于本发明的技术范围的所有的设计变更、等价物。

此外，在本说明书中，作为本发明所涉及的异常判断装置的一例，对通过CAN 200与其它装置相连接来构成车辆***1000的异常判断装置100进行了说明，但本发明并不限定于此。

另外，在本说明书中，作为具备本发明所涉及的车轮速度获取单元、车速计算单元以及异常判断单元的异常判断装置的一例，说明了具备执行车轮速度获取功能、车速计算功能以及异常判断功能的控制装置10的异常判断装置100，但本发明并不限定于此。

Claims (4)

1.一种车辆***的异常判断装置，其通过通信网络与安装于车辆的运算处理装置连接，用于对车辆***的异常进行判断，该车辆***的异常判断装置具备：

车轮速度获取单元，其经由上述通信网络获取基于上述车辆的车轮转速的第一车速信息；

车速计算单元，其根据上述车辆的驱动信息来计算第二车速信息；以及

异常判断单元，其将获取到的上述第一车速信息与计算出的上述第二车速信息进行比较，在上述第一车速信息与上述第二车速信息之差为规定值以上的情况下，判断为上述车辆***产生异常。

2.根据权利要求1所述的车辆***的异常判断装置，其特征在于，

上述车辆是手动变速车辆，

上述车速计算单元根据包含上述车辆的发动机的转速、上述车辆的变速器的变速比以及上述车辆的离合器的连接状态的上述驱动信息来计算上述第二车速信息。

3.根据权利要求1或2所述的车辆***的异常判断装置，其特征在于，

上述规定值是与上述变速比相应地设定的。

4.根据权利要求3所述的车辆***的异常判断装置，其特征在于，

在上述变速比相对高时设定的第一规定值是比在上述变速比为相对低的变速比时设定的第二规定值高的值。

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